現(xiàn)在大街上隨處可見(jiàn)的LED顯示屏，還有裝飾用的LED彩燈以及LED車(chē)燈，處處可見(jiàn)LED燈的身影，LED已經(jīng)融入到生活中的每一個(gè)角落。目前，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)展較快，風(fēng)光互補(bǔ)控制器種類(lèi)較多，但真正能很好的達(dá)到經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性的系統(tǒng)還不多，其主要的原因之一是沒(méi)有一個(gè)良好的控制系統(tǒng)。

風(fēng)光互補(bǔ)照明控制器工作在戶外環(huán)境中，是風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的核心，對(duì)控制器的技術(shù)要求較高，在滿足使用功能的前提下還要做到控制智能化、可靠化、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好。常規(guī)的光伏控制器在蓄電池充滿以后，會(huì)啟動(dòng)開(kāi)路保護(hù)模式，斷開(kāi)太陽(yáng)能電池板與蓄電池的充電回路，達(dá)到保護(hù)蓄電池的作用.但是對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)而言，在蓄電池過(guò)充時(shí)風(fēng)機(jī)是不能直接進(jìn)行開(kāi)路保護(hù)，一般都是采用卸荷器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行剎車(chē).

本文通過(guò)深入研究風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)工程應(yīng)用存在的問(wèn)題，結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了一種基于新型基板封裝的風(fēng)光互補(bǔ)LED照明控制器設(shè)計(jì)方法，其采用新穎的電路和特殊的電路封裝方式，很好的解決目前現(xiàn)有風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)出現(xiàn)的剎車(chē)故障問(wèn)題，提高了風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)的可靠性.

系統(tǒng)構(gòu)成

風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、控制器和卸荷器等五大部分組成。整個(gè)系統(tǒng)中，控制器的功能主要包括蓄電池的充放電管理，LED燈的通斷及全功率/半功率控制。風(fēng)機(jī)的充電及卸荷控制，系統(tǒng)軟硬件方面的保護(hù)等。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1控制器原理

風(fēng)光互補(bǔ)控制器按功能模塊分為控制電路與功率電路，如圖2所示。

控制電路包括單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換電路、顯示按鍵電路、10驅(qū)動(dòng)電路、硬件保護(hù)電路和接口電路;功率電路板采集到的蓄電池、太陽(yáng)能電池板，LED燈的電壓和電流信號(hào)通過(guò)接口電路送入AD轉(zhuǎn)換電路，AD轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的信號(hào)，送人單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)換后的結(jié)果進(jìn)行處理，然后給出控制指令，發(fā)送給顯示按鍵電路和IO驅(qū)動(dòng)電路;功率電路包括蓄電池電路、太陽(yáng)能電池板電路、LED燈電路、風(fēng)力發(fā)電機(jī)電路、卸荷比較電路、風(fēng)機(jī)卸荷電路和接口電路，外部設(shè)備蓄電池.太陽(yáng)能電池板。LED燈分別連接到蓄電池電路、太陽(yáng)能電池板電路和LED燈電路，經(jīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)電路輸出的電壓信號(hào)送入卸荷比較電路，由卸荷比較電路比較，并發(fā)出控制指令至風(fēng)機(jī)卸荷電路.

2常規(guī)卸荷控制方法

在風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)中，當(dāng)蓄電池過(guò)充或風(fēng)速過(guò)高時(shí)需要對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行剎車(chē)，常用的保護(hù)控制方法是經(jīng)過(guò)控制器AD轉(zhuǎn)換電路采集風(fēng)機(jī)整理輸出電壓，通過(guò)單限比較電路來(lái)判斷風(fēng)機(jī)卸荷與否。Vcc-Wind.GND-Wind分別為風(fēng)機(jī)整流后的輸出端，LM393D為比較芯片，2腳為比較器輸人參考電壓端，3腳通過(guò)分壓電阻R23.R24將風(fēng)機(jī)輸入電壓輸入到3腳，TVS為穩(wěn)壓、防沖擊二極管，CIO為濾波電容，通過(guò)比較風(fēng)機(jī)整流后的電壓來(lái)產(chǎn)生門(mén)控型號(hào)Gate Shunt輸出高，低電平來(lái)控制是否卸荷。

單限比較器很靈敏，理想情況下比較器的輸入電壓達(dá)到參考電壓時(shí)，比較器切換輸出狀態(tài)，但是實(shí)際情況下風(fēng)能隨機(jī)性較大，產(chǎn)生的電壓斷斷續(xù)續(xù)，比較器的開(kāi)關(guān)特性為非線性，于是會(huì)造成比較器平繁的切換狀態(tài)，抗干擾能力比較差。這時(shí)控制風(fēng)機(jī)卸荷的MOS開(kāi)關(guān)管處于導(dǎo)通與半導(dǎo)通狀態(tài)，MOS容易燒毀，造成控制器的損壞。

3新的卸荷控制方法

我們引人滯回比較電路，通過(guò)輸出引腳1反饋到引腳3，電路的輸出特性在兩個(gè)閾值區(qū)間，在這個(gè)區(qū)間兩個(gè)閾值點(diǎn)間進(jìn)行卸荷功能切換，不會(huì)頻繁切換工作狀態(tài)，提高了比較器的穩(wěn)定性，因而也就具有一定的抗干擾能力，其中12V為比較器的供電電壓，RMl為輸出端上拉電阻，R23.R25為分壓電阻，引腳2為參考電壓。通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)與工程應(yīng)用，采用滯回比較電路的卸荷預(yù)判系統(tǒng)能夠完善的保護(hù)控制器內(nèi)部開(kāi)關(guān)元器件，挺高卸荷性能的穩(wěn)定性，達(dá)到實(shí)際工程應(yīng)用的要求。

基板封裝技術(shù)

饋到引腳3，電路的輸出特性在兩個(gè)閾值區(qū)間，在這個(gè)區(qū)間兩個(gè)閾值點(diǎn)間進(jìn)行卸荷功能切換，不會(huì)頻繁切換工作狀態(tài)，提高了比較器的穩(wěn)定性，因而也就具有一定的抗干擾能力，其中12V為比較器的供電電壓，RMl為輸出端上拉電阻，R23.R25為分壓電阻，引腳2為參考電壓。通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)與工程應(yīng)用，采用滯回比較電路的卸荷預(yù)判系統(tǒng)能夠完善的保護(hù)控制器內(nèi)部開(kāi)關(guān)元器件，挺高卸荷性能的穩(wěn)定性，達(dá)到實(shí)際工程應(yīng)用的要求。

在風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)中，通過(guò)太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)蓄電池充電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的能量轉(zhuǎn)換，其中一部分能量通過(guò)熱能消耗掉，這對(duì)系統(tǒng)電路的穩(wěn)定性帶來(lái)很大風(fēng)險(xiǎn)，特別是在炎熱的夏天，戶外溫度達(dá)到40多少度，當(dāng)控制器進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換或風(fēng)機(jī)卸荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不能及時(shí)的進(jìn)行散熱，控制器內(nèi)部電子元件會(huì)隨溫度的上升而改變特性，導(dǎo)致控制器燒毀。

通過(guò)控制器電路設(shè)計(jì)規(guī)格，自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)成鋁基板封裝電路板。其獨(dú)特的金屬鋁板，具有良好的導(dǎo)熱性。電氣絕緣性能和機(jī)械加工性能?？焖偕l(fā)風(fēng)速很大時(shí)控制器功率過(guò)大損耗的熱量，可承受大電流和高溫度循環(huán)等沖擊，使風(fēng)光互補(bǔ)控制器具有高可靠性、低成本、低功耗等特點(diǎn)。

控制器外部主要由外殼1、鋁基板2和散熱器3組成，鋁基板2位于外殼1底部，散熱器3與鋁基板2緊密貼合在一起。鋁基板2與散熱器3相接觸面涂有導(dǎo)熱硅脂，可承受大電流和高溫沖擊，控制器功率電路直接焊接在鋁基板上，鋁基板與散熱器相連，利于散熱。通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)與工程應(yīng)用，采用鋁基板封裝的風(fēng)光互補(bǔ)控制器在散熱性能上是一般控制器的10倍，能夠快速散發(fā)熱量，保護(hù)控制器。新型基板封裝的風(fēng)光互補(bǔ)LED照明控制器通過(guò)新型基板封裝技術(shù)以及智能卸荷模塊的接入功能，解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)過(guò)速造成的損害，這種方案一方面解決了風(fēng)力發(fā)電機(jī)過(guò)速制動(dòng)剎車(chē)，快速散熱;另一方面也提高風(fēng)能，太陽(yáng)能供電可靠性和電能質(zhì)量。

同時(shí)，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)潮流的控制，從而達(dá)到一定程度的削峰填谷的作用，既緩解了用電矛盾，也改善了電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)。雖然LED在生活中處處可見(jiàn)，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計(jì)人員擁有更加專(zhuān)業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，這樣才能設(shè)計(jì)出更加符合生活所需的產(chǎn)品。